Пример. Определить tт при следующих исходных и расчетных данных:

Определить t _т при следующих исходных и расчетных данных:

 

; ; ; ; ; ; ; ; .

 

Для воздуха, поступающего в дизель, вычисляем по формуле (3.4):

 

.

 

Задаем в первом приближении .

Для воздуха и продуктов сгорания в отработавших газах вычисляем по формулам (3.4), (3.5) и (3.3):

 

 

Из соотношений (3.1) и (3.2) вычисляем:

 

,

.

 

Проверяем условие сходимости , т.е. расчетная температура значительно отличается от принятой. Принимаем t _т2 = 608⁰ С и вычисляем

 

; t _г= 602⁰ С.

Сходимость принятой и расчетной температуры достаточная, поэтому t _т= 602⁰ С.

Температура отработавших газов перед турбиной в К

 

.

 

Давление воздуха p_k в МПа перед впускными органами цилиндра дизеля определяется из выражения для цикловой подачи топлива в кг/цикл

 

,

 

η_u, α, T_k – принимаются из задания и таблицы 2.1, при этом

 

;

 

g _ц, L ₀, V_s – вычислены ранее.

Суммарная степень повышения давления воздуха в агрегатах наддува

 

,

 

где p ₀ = 0,101 – стандартное атмосферное давление, МПа; D p_x, Dp_ф – соответственно сопротивления холодильника наддувочного воздуха и фильтра воздуха на входе в агрегаты наддува; можно принять D p_x = Dp_ф = 0,003 МПа.

Давление газов перед турбиной p_т для четырех- и двухтактных дизелей определяется различными способами.

В четырехтактном дизеле удаление отработавших газов из цилиндра производится выталкивающим действием поршня за такт выпуска, и на соотношение давлений p _к и p_т можно не накладывать ограничений. Дизель может быть обеспечен воздухом за счет работы одного турбокомпрессора (приводной компрессор отсутствует); турбина работает на отработавших газах, и её мощность расходуется на привод компрессора (см. рис. 3.1, а).

В этом случае степень понижения давления газов в турбине π_т определяется из преобразованного уравнения баланса мощности турбины и компрессора

 

, (3.6)

 

где k, k _т – показатели адиабат воздуха и отработавших газов; R, R _т – газовые постоянные воздуха и газов; T ₀ = 293 K – стандартная температура наружного воздуха; η_тк – К.П.Д. турбокомпрессора; ; G _в, G_r, , T _т – определены ранее.

Можно принять

 

; ;

,

 

где , , - принимаются из задания.

Показатель адиабаты отработавших газов

 

,

 

где определено ранее.

Из уравнения (3.6) определяется π_т. Давление отработавших газов перед турбиной в МПа определяется из выражения

 

, (3.7)

где p ₀ = 0,101 – стандартное атмосферное давление, МПа; D p _т = 0,002 – сопротивление выходу газов из турбины, МПа.

В двухтактном дизеле в целях осуществления продувки и очистки цилиндра от отработавших газов давление воздуха перед впускными органами должно быть больше давления газов перед турбиной, т.е. .

Можно принять p _т = 0,8 p _k, где p _k – вычислено ранее.

Далее, при известном p _т определяют π_т из выражения (3.7), а путем решения уравнения (3.6) вычисляют π_к.

Для двухтактного дизеля определенное из уравнения (3.6) значение π_к представляет степень повышения давления воздуха в 1-й ступени наддува (см. рис. 3.2, б), т.е. π_{к 1} = π_к. Степень повышения давления воздуха во 2-1 ступени компрессора, приводимого от коленчатого вала дизеля, определяется из выражения

 

.

 

Эффективная мощность газовой турбины в кВт

 

.

 

Мощность в кВт, потребляемая компрессором,

 

.

 

Все величины, необходимые для вычисления N _т и N _к определены ранее или содержатся в задании. Для двухтактного дизеля необходимо вычислить мощность 1-й и 2-й ступеней компрессоров соответственно при π_{к 1} и π_{к 2}.

Проверкой правильности расчетов служит равенство . При вычислении мощности потребляемой компрессором 2-й ступени, необходимо вместо температуры T ₀ подставлять температуру воздуха T ₁ после сжатия на выходе из 1-й ступени.

Температура T ₁ в K определяется по формуле

 

 

.

 

Для четырехтактного дизеля в эту формулу вместо π_{к 1} подставляется π_к .

При наличии двух последовательных ступеней сжатия температура воздуха T ₂ на выходе из 2-й ступени в K определяется по формуле

 

,

 

где T ₁ – температура воздуха на выходе из 1-й ступени; π_{к 2} - степень повышения давления воздуха во 2-й ступени.

Требуемое понижение температуры воздуха в холодильнике надувочного воздуха (см. рис 3.1, б)

 

.

 

При двухступенчатом наддуве (см. рис. 3.2, б) вместо T ₁ необходимо подставить T ₂.